【科幻】人人都能成为钢铁侠，引领未来的冷核聚变

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精华笔记

漫威电影中钢铁侠的战甲依靠胸口的方舟反应堆来提供能源，反应堆的物理原理在现实对应的技术叫冷核聚变。

一、什么是核聚变？
1. 根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，通过单位质量转化而来的能量是非常巨大的；

2. 我们可以通过核反应来达到这样的转化。核反应的本质是强相互作用的结合能被释放了出来，由于强大的强度太大，所以才会释放如此巨大的能量；

氘、氚聚变反应

3. 由于结合能的存在，三个组成质子的夸克的质量之和与单个质子的质量不同，结合能释放时，就表现为质量亏损；

二、热核聚变
4. 常见的核聚变是热核聚变。要让粒子之间发生核反应，需要它们以非常高的速度相互碰撞，也就是动能要足够大。而在宏观上，大量粒子的平均动能表现为温度，所以热核聚变的发生需要极高的温度；

5. 由于太阳内部有足够大的压强，上千万摄氏度的温度就能够发生核聚变反应。而人共核聚变需要一亿度以上的高温；

6. 目前可控核聚变的研究进展缓慢，因为在托克马克装置中，要同时实现粒子的高速旋转和激光聚焦升温，技术难度是非常大的；

托克马克装置

三、冷核聚变
7. 钢铁侠方舟反应堆的物理原理是冷核聚变，就是不需要借助高温也可以实现的核聚变；

8. 经过前面的分析，我们知道实现核聚变需要的只是粒子间的高速碰撞，温度高只是大量粒子高速运动的宏观表现。如果有办法让单个粒子速度加快，并实现粒子间的精准碰撞，原则上也可以发生核聚变；

9. 世界上最早的加速器很小，一个人手工就能做出来，但是要达到能够产生足够多能量的程度，效率是远远不够的。因此冷核聚变至今为止只是一个概念，并不是研究的主流。